各種監測在臨近既有線深基坑及樁基施工的應用

盧成華 中鐵二十四局集團浙江工程有限公司

根據《中長期鐵路網規劃》，鐵路建設規模將不斷擴大，既有線改造的成效也很顯著，因此臨近鐵路既有線施工橋涵深基坑及管樁等沖擊性樁基對既有線運營的威脅也越來越大，對既有線進行圍護的措施至關重要。同樣，反映圍護措施得力與否的各種監測手段也是不可或缺的，這些監測包括：深層土體位移監測、孔隙水壓力監測、地表沉降和位移監測、既有鐵路線路監測等。如今信息化已貫穿施工始末，監測手段作為信息化施工的重要組成也越來越受重視。

1 工程背景

由于上海動車段工程建設需要，滬杭線K14+000～K17+700段需進行改線，K14+855.13桃浦路中橋為改線上的中橋，此框架橋主體為5+12.5+12.5+5m結構，基礎采用PHC600預應力管樁（樁長為28m）施工，基坑開挖深度為6.5m，屬深基坑施工，且該框架臨近既有滬杭正線，與滬杭正線最近的一排管樁距線路中心僅20m，開挖后的基坑邊緣距線路中心僅13.5m。無論是管樁施工還是深基坑開挖，對列車流量巨大的既有滬杭正線的安全運營，其威脅都是很大的，如何在施工過程中保證列車運營的安全，除了制定施工方案外，印證施工方案是否正確及指導施工的各種監測也是至關重要的。

本中橋施工時，在臨近滬杭正線一側采用φ1.5m鉆孔樁防護，并于鉆孔樁空隙中施工φ0.7m高壓旋噴樁達到止水作用，基坑其余三側由于是空曠平地，故采用放坡大開挖施工基坑。

2 監測目的和基本原則

2.1 監測目的

（1）確保樁基施工影響區域內鐵路的安全和穩定，為控制施工對周圍環境的影響提供判斷數據；

（2）確保基坑開挖影響區域內鐵路的安全和穩定，為控制施工對周圍環境的影響提供判斷數據；

（3）及時為工程施工提供反饋信息，隨時根據監測資料調整施工程序，消除安全隱患，是工程信息化施工的重要組成部分；

（4）為優化施工方案提供依據；為理論驗證提供對比數據；

（5）積累區域性設計、施工、監測的經驗。

2.2 基本原則

（1）基坑開挖的安全等級為二級，因此最大影響范圍控制按二級控制保護要求進行；

（2）樁基施工影響范圍：按兩倍于樁基深度確定最大影響范圍，在此范圍內的鐵路、土體和基坑本體均作為本工程監護的對象；

（3）所采用的監測儀器必須滿足精度要求且在有效的檢校期限內，采用方法正確、監測頻率適當，符合設計和規范規程的要求，能及時準確提供監測數據，滿足施工安全的要求。

3 各種監測的類型

3.1 深層土體水平位移監測（土體測斜）

3.1.1 原理

本項監測是在施工管樁和基坑開挖時用測斜儀由下至上量測預先埋設土體中測斜管的變位情況，以了解在臨近箱體的深層土體位移情況。用30型鉆機在設計孔位鉆至30m深度，采用PVC測斜管，將其放入鉆孔內，管間用套管銜接，接頭用自攻螺絲擰緊，并用防水膠帶密封。管壁內有二組互為90度的導向槽，使其中一組導槽與圍護墻體水平延伸方向基本垂直，并在管內注滿清水，防止其上浮，測斜管管底及管頂用布料堵塞，蓋好管蓋。埋設時，測斜管的一對槽口必須與基坑延伸方向垂直。

3.1.2 布置方式及觀測方法

觀測點布置在圍護鉆孔樁與既有滬杭正線間，沿鉆孔樁邊布置4個土體測斜監測點，間距為10m，編號為CX1～CX4，采用測斜儀及讀數儀觀測。在施工前用測斜儀由下至上每1米量測位移，連續測兩次，確定初始值。基坑開挖后定期每1米量測位移，計算出與初始值比較自上而下每1米的水平位移量，結合孔口經緯儀實測位移值，計算圍護鉆孔樁體及土體水平位移變化曲線。

3.2 孔隙水壓力監測

3.2.1 原理

本項監測是在施工管樁過程中量測不同深度處土中的孔隙水壓力以反映施打的速率。用鉆機鉆孔，分別在地面下10m、15m、20m處放置三個孔隙水壓力計，孔隙水壓力計在埋設時應浸泡飽和，

排除透水石中的氣泡，觀測段內應回填

透水材料，并用膨潤土或注漿封孔。

3.2.2 布置方式及觀測方法

觀測點分別在測斜孔邊布置，編號為K1～K4，采用頻率儀觀測。孔隙水壓力計埋設后應量測孔隙水壓力的初始值，且宜逐日定時連續量測一周，取三次測定穩定值的平均值作為初始值。

3.3 既有滬杭正線的位移監測

3.3.1 原理

本項監測是在施工管樁和基坑開挖時觀測滬杭正線線路的水平及垂直位移。

3.3.2 布置方式及觀測方法

觀測點沿滬杭正線布置，間距10m，編號為W1～W5，采用精密水準儀及銦鋼尺、經緯儀觀測。

垂直位移：采用獨立高程系統。觀測時采用閉合水準測量（對非閉合線路上的測點，從閉合線路引測必須控制在2站以內），測量監測點的高程，計算本次變量和累計變量。觀測時高程中誤差不得超過0.5mm，并對基準點進行定期檢查（一月一次），如兩次高差超過1.0mm，即以新高程值為起算高程；對儀器進行定期檢查（一月一次），i角不大于6秒，保證水準測量資料的可靠性。

水平位移：采用坐標法，將水平位移觀測點與平面控制點建立獨立坐標控制網。觀測各測點坐標的變化量，計算水平位移本次變量和累計變量。

3.4 基坑周圍土體表面位移監測

本監測是在基坑開挖時觀測基坑周圍土體表面的垂直和水平位移，沿基坑四周布置，觀測方法與既有滬杭正線的位移監測相同。

4 監測頻率及報警值

表1 觀測頻率表

根據《建筑地基基礎設計規范》，并結合本工程特點，初步擬定的觀測頻率原則如表1所示。

根據本工程要求，我公司會同建設方、監理方等有關單位根據設計中考慮的安全儲備度、工程重要性、周邊環境保護等級等因素綜合確定以下報警值 (詳見表2)：

表2 綜合報警值

當監測數據達到報警要求、或若遇到特殊情況，如暴雨、臺風或大潮汛等惡劣天氣以及其它意外工程事件，給予了適當加密觀測。

5 監測對施工的指導作用

5.1 樁基施工階段

按照施工方案，在施工管樁時，按每天6～7根的速率施工，并以規定的觀測頻率觀測各種觀測點，從觀測的數據來看，均未超過報警值。以深層土體監測為例，其監測數據如圖1所示：

圖1 深層土體監測數據圖

項目部考慮到本工程工期緊，任務重，且鑒于前階段觀測數據的安全性，決定提高管樁施工的速率，以每天施工9根和11根的速率施工，經過觀測，發現每天施工9根時深層土體檢測值未超出報警值，而按照每天11根的施工速率時超過了報警值，其觀測值如圖2所示：

由于每天施工11根管樁的施工速率其深層土體位移超過了日報警值，項目部根據觀測數據對施工方案進行了調整，以每天9根的施工速率，并采用將施工應力向遠離既有線方向的施工順序進行施工，既保證了施工安全又保證了施工進度。

圖2 監測數據報警圖

5.2 基坑開挖階段

由于在本工程與既有滬杭正線間采用鉆孔樁圍護及高壓旋噴樁止水，基坑開挖時，檢測值無論是日觀測值還是累計觀測值均未超出報警值，驗證了施工方案的正確性，也保證了施工安全和既有線的運營安全。

6 結束語

在國民經濟大力發展的今天，文明施工、安全施工倍受矚目，鐵路建設亦如此。臨近既有鐵路施工的安全威脅很大，如何保證既有線列車的運營安全，保證施工的安全，除了制定縝密、可行的施工方案外，信息化施工也是相當重要的，它不僅可以用于印證施工方案的正確性，也可以及時指出施工過程的偏差和不足，并用于改進施工方案，指導下一步施工，保證工程全過程的安全。